科學(xué)家們?cè)陉?yáng)光下的大氣中發(fā)現(xiàn)異國(guó)情調(diào)

來(lái)自愛(ài)爾蘭和法國(guó)的科學(xué)家今天宣布了一項(xiàng)關(guān)于物質(zhì)如何在太陽(yáng)大氣極端條件下表現(xiàn)的重大新發(fā)現(xiàn)。

科學(xué)家們?cè)贜ASA宇宙飛船上使用大型射電望遠(yuǎn)鏡和紫外線攝像機(jī)來(lái)更好地了解這種充滿異國(guó)情調(diào)但又知之甚少的“第四物質(zhì)狀態(tài)”。這個(gè)問(wèn)題被稱為等離子體，可以成為在地球上開(kāi)發(fā)安全，清潔和高效核能發(fā)電機(jī)的關(guān)鍵。科學(xué)家公布了他們的研究結(jié)果在國(guó)際領(lǐng)先的雜志自然傳播。

我們?cè)谌粘Ｉ钪杏龅降拇蟛糠謫?wèn)題都是固體，液體或氣體，但宇宙的大部分都是由等離子體組成的 - 一種高度不穩(wěn)定和帶電的液體。太陽(yáng)也是由這種等離子體組成的。

盡管是宇宙中最常見(jiàn)的物質(zhì)形式，等離子體仍然是一個(gè)謎，主要是由于它在地球上的自然條件稀缺，這使得它難以研究。地球上的特殊實(shí)驗(yàn)室為此目的重建了極端的空間條件，但是太陽(yáng)代表了一個(gè)全天然的實(shí)驗(yàn)室，研究等離子體在人工構(gòu)建的地球?qū)嶒?yàn)室通常過(guò)于極端的條件下的行為。

都柏林圣三一學(xué)院和都柏林高等研究院(DIAS)的博士后研究員Eoin Carley博士領(lǐng)導(dǎo)了國(guó)際合作。他說(shuō)：“太陽(yáng)大氣是極端活動(dòng)的溫床，等離子體溫度超過(guò)100萬(wàn)攝氏度，粒子接近光速。光速粒子在無(wú)線電波長(zhǎng)處閃耀，所以我們能夠用大型射電望遠(yuǎn)鏡準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)等離子體的表現(xiàn)。“

“我們與巴黎天文臺(tái)的科學(xué)家們密切合作，用位于法國(guó)中部Nançay的大型射電望遠(yuǎn)鏡對(duì)太陽(yáng)進(jìn)行了觀測(cè)。我們將無(wú)線電觀測(cè)與NASA太空動(dòng)力觀測(cè)臺(tái)太空船上的紫外線攝像機(jī)結(jié)合起來(lái)，以顯示等離子體太陽(yáng)可以發(fā)出像燈塔一樣發(fā)出脈沖的無(wú)線電光。幾十年來(lái)我們已經(jīng)了解這項(xiàng)活動(dòng)，但我們使用空間和地面設(shè)備讓我們第一次對(duì)無(wú)線電脈沖進(jìn)行成像，并準(zhǔn)確了解等離子體在太陽(yáng)大氣層中變得不穩(wěn)定。“

研究等離子體在太陽(yáng)上的行為可以比較它們?cè)诘厍蛏系谋憩F(xiàn)，目前正在努力建立磁約束聚變反應(yīng)堆。這些核能發(fā)電機(jī)比我們目前用于能源的裂變反應(yīng)堆表兄弟更安全，更清潔，更有效。

DIAS教授和該項(xiàng)目的合作者Peter Gallagher說(shuō)：“核聚變是一種不同類型的核能生成，它將等離子體原子融合在一起，而不是像裂變一樣將它們分開(kāi)。融合更穩(wěn)定，更安全，它不需要高放射性燃料;事實(shí)上，融合的大部分廢物都是惰性氦氣。“

“唯一的問(wèn)題是核聚變等離子體非常不穩(wěn)定。一旦等離子體開(kāi)始產(chǎn)生能量，一些自然過(guò)程就會(huì)關(guān)閉反應(yīng)。雖然這種關(guān)閉行為就像一個(gè)固有的安全開(kāi)關(guān) - 聚變反應(yīng)堆不能形成失控反應(yīng) -這也意味著等離子體很難保持穩(wěn)定的能量產(chǎn)生狀態(tài)。通過(guò)研究等離子體在太陽(yáng)上如何變得不穩(wěn)定，我們可以了解如何在地球上控制它們。“

這項(xiàng)研究的成功得益于Trinity，DIAS和他們的法國(guó)合作者之間的密切聯(lián)系。

巴黎項(xiàng)目的首席合作者Nicole Vilmer博士說(shuō)：“巴黎天文臺(tái)歷史悠久，可以追溯到20世紀(jì)50年代對(duì)太陽(yáng)進(jìn)行無(wú)線電觀測(cè)。通過(guò)與歐洲其他射電天文學(xué)團(tuán)體合作，我們能夠我們?cè)诜▏?guó)的太陽(yáng)能射電天文學(xué)方面取得了成功，繼續(xù)取得了法國(guó)和愛(ài)爾蘭之間的科學(xué)合作，我希望將來(lái)能繼續(xù)這樣做。“

Carley博士之前曾在巴黎天文臺(tái)工作，由愛(ài)爾蘭研究理事會(huì)和歐洲委員會(huì)授予的獎(jiǎng)學(xué)金資助。他今天繼續(xù)與法國(guó)同事密切合作，并希望盡快使用法國(guó)儀器和愛(ài)爾蘭最新建的先進(jìn)設(shè)備研究同樣的現(xiàn)象。

Carley博士補(bǔ)充說(shuō)：“與法國(guó)科學(xué)家的合作正在進(jìn)行中，我們已經(jīng)在愛(ài)爾蘭新建的射電望遠(yuǎn)鏡上取得了進(jìn)展，例如愛(ài)爾蘭低頻陣列(I-LOFAR).I-LOFAR可用于發(fā)現(xiàn)新的太陽(yáng)上的等離子體物理學(xué)比以前更詳細(xì)，教我們關(guān)于太陽(yáng)上的等離子體，地球上和整個(gè)宇宙中的物質(zhì)如何表現(xiàn)。“